Hva er forsinkelseseffekten til dioder ved automatisk veksling av distribusjonsnettverk?

一, Det fysiske grunnlaget for diodeforsinkelsesegenskaper
Forsinkelsesegenskapene til en diode stammer fra de dynamiske prosessene til dens interne ladningsbærere. Når en diode bytter fra en ledende tilstand til en avskjæringstilstand, forsvinner ikke-likevektsbærerne akkumulert i PN-krysset (som elektroner i P-regionen og hull i N-regionen) ikke øyeblikkelig, men avtar gradvis gjennom to baner: driftbevegelse under påvirkning av et omvendt elektrisk felt, og rekombinasjon. Denne prosessen fører til at den reverserte strømmen opprettholder en høy verdi i det innledende stadiet, og deretter gradvis avtar til en stabil-verdi, og danner en reversert gjenopprettingstid (Trr). Lengden på reverseringstiden påvirker direkte koblingshastigheten til dioden, som igjen bestemmer forsinkelsesegenskapene ved automatisk veksling.

Eksperimentelle data viser at den omvendte gjenopprettingstiden til dioder er nært knyttet til koblingskapasitans og lagret ladning. Jo større PN-kryssområdet er, jo flere lagrede ladninger og jo lengre forsinkelsestid; Jo større foroverstrømmen er, jo større mengden lagret ladning og jo lengre avstengingstid; Jo større reversstrøm, desto raskere forsvinner ladningen og jo kortere avstengingstid. For eksempel, i likeretterkretsen til automatisk svitsj i distribusjonsnettverket, hvis vanlige likeretterdioder brukes, kan den reverserte gjenopprettingstiden nå hundrevis av nanosekunder til mikrosekunder, mens Schottky-dioder kan forkorte den reverserte gjenopprettingstiden til nanosekunder gjennom majoritetsbærerledningsmekanismen, noe som forbedrer bryterresponshastigheten betydelig.

2, Kretsimplementering av diodeforsinkelseskontroll i automatisk svitsj
Ved automatisk svitsjing av distribusjonsnettverk oppnås forsinkelseskontrollen av dioder hovedsakelig gjennom to kretsformer: den ene er en forsinkelseskrets basert på RC-lading og -utlading, og den andre er en transient undertrykkelseskrets basert på reverserte gjenopprettingsegenskaper til dioder.

1. Anvendelse av dioder i RC-forsinkelseskretser
RC-forsinkelseskretsen oppnår tidsforsinkelse gjennom lade- og utladingsprosessen til kondensatorer, og dioden spiller en rolle i å kontrollere lade- og utladingsbanen i denne kretsen. For eksempel, i den lukkende kontrollkretsen til en automatisk bryter, når inngangssignalet er høyt, leder dioden i foroverretningen, og kondensatoren lades raskt gjennom en liten motstand, noe som forkorter lukketiden; Når inngangssignalet er lavt, slås dioden av i revers, og kondensatoren utlades sakte gjennom en stor motstand, noe som forlenger åpningstiden. Denne utformingen kan oppnå forsinkelseskontroll som strekker seg fra titalls mikrosekunder til millisekunder ved å justere forover- og bakovermotstandsforholdet til dioden, og oppfylle tidskravene for feilisolering og gjenoppretting i distribusjonsnettverket.

2. Anvendelse av dioder i transientundertrykkelseskretser
I overspenningsbeskyttelseskretsen til automatiske brytere absorberer dioder (som TVS-dioder) transiente overspenninger gjennom deres omvendte sammenbruddskarakteristikk, og deres reverseringstid påvirker direkte beskyttelsesresponshastigheten. For eksempel, når lynet slår ned eller bryteroperasjoner genererer overspenning i distribusjonsnettverket, leder TVS-dioden i nanosekunder, klemmer overspenningen til et sikkert nivå, og gjenoppretter deretter cutoff-tilstanden gjennom en omvendt gjenopprettingsprosess. Hvis den omvendte gjenopprettingstiden er for lang, kan det forårsake sekundær overspenning, så ultraraske gjenopprettingsdioder (som UF4007, Trr<50ns) need to be selected to optimize the protection effect.

3, Typisk anvendelse av diodeforsinkelseskarakteristikk i distribusjonsnettverksautomatisering
1. Tidskontroll for feilisolering og gjenoppretting
Ved automatisering av distribusjonsnettmatere må automatiske brytere raskt isolere defekte seksjoner basert på feilsignaler og gjenopprette strømforsyningen til seksjoner som ikke er defekte. Forsinkelsesegenskapene til dioder kan oppnå tidskoordinering av bryterhandlinger. For eksempel, i en gjenlukkingskrets, styres ladetiden til kondensatoren av en diode for å sikre en forsinkelse på flere sekunder før gjenlukking etter feilisolering, slik at man unngår gjentatt påvirkning av forbigående feil. Etter å ha tatt i bruk denne ordningen i et 10kV distribusjonsnettverksprosjekt, ble feilisoleringstiden forkortet til mindre enn 200ms, og suksessraten for gjenlukking ble økt til 98%.

2. Anti tilbakestrømningsbeskyttelse for distribuert strømtilgang
Med populariseringen av distribuerte solcelle- og energilagringssystemer, må distribusjonsnettverket forhindre at distribuerte kraftkilder sender elektrisitet tilbake til nettet i tilfelle feil. Dioden er koblet i serie med utgangsterminalen til omformeren, og bruker dens ensrettede ledningsevne til å blokkere reversstrøm, mens den kontrollerer responshastigheten til anti-tilbakestrømningsbeskyttelse gjennom reverseringstid. For eksempel, når en bestemt solcellekraftstasjon tar i bruk Schottky-dioder (som SS14, Trr<10ns), the anti backflow protection action time is shortened from milliseconds to microseconds, effectively avoiding the expansion of power grid faults.

3. Synkronstyring av brytere i DC distribusjonssystemer
I DC-distribusjonsnettverket må synkron åpning og lukking av automatiske brytere løse problemet med lysbuegjentenning. Dioden oppnår fasesynkronisering av svitsjehandlingen ved å forsinke kontrollen av kondensatorlading og -utlading. For eksempel, i en likestrømsbryter, danner en diode en resonanskrets med en induktor og en kondensator. Ved å justere ledningsvinkelen til dioden for å kontrollere resonansfrekvensen, kan bryteren bryte ved nullkryssingen av strømmen, redusere lysbueenergien til under 1 % og forbedre bryterens levetid betydelig.